专利名称：钢板模压成型方法在水轮机大型曲面环型部件制造中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢板模压成型方法的新用途，具体是涉及钢板模压成型方法在水轮机的大型曲面环型部件中的应用。 为了克服传统工艺多段锥面来近似拟合曲面方法的缺点，我们将钢板模压成型技术应用到我公司的大型灯泡贯流式和轴流式水轮机的大型曲面环型部件的设计中，将贯流式水轮机的导叶外环和导叶内环采用钢板模压成型的球面和双曲面来代替原多段锥面拟合球面的设计，对导叶内、外环重新进行了设计，使原来用5段锥面拟合导叶外环曲面改变为一段模压球面和一段模压双曲面，球面和双曲面焊接后其型线完全与导叶外环过流面一致，设计上导叶外环和导叶内环过流面上的加工余量完全相同，使原设计的中间环型焊缝由4条减少为1条(见图1所示)。 贯流式和轴流式水轮机的转轮室也采用模压成型技术，不仅不锈钢板的厚度减小，节省了材料，而且也减少了多段锥面拟合曲面而产生的环型焊缝，减少焊接工作量，从而使转轮室焊后变形也得到了有效的控制。 钢板模压成型方法在水轮机的大型曲面环型部件设计制造中的应用，可使水轮机的大型环型曲面薄壁加工件的焊缝大大减少，焊接变形得到有效控制，节省了焊接材料和原材料及焊接的处理工时，使这些部件的生产周期大大縮短，总之，模压成型方法在水轮机中的应用真正达到了事半功倍的目的。
四
图1——用钢板模压成型方法设计制造的水轮机导叶外环的纵剖视 图2——用传统方法多段锥面拟合曲面制造的导叶外环的纵剖视 附图标记A-模压球面 B-模压双曲面
1、2、3、4、5为用5段锥面拟合的曲面。 ①、②、③、④、⑤、⑥表示焊缝编号。
3五具体实施例方式
实施例用钢板模压成型方法制备贯流式水轮机的导叶外环、贯流式和轴流式水轮机的转轮室。 随着我公司大型灯泡贯流式水轮机的设计制造，钢板模压成型技术被逐步应用于
我公司的大型灯泡贯流式和轴流式水轮机的大型曲面环型部件的设计中。 模压成型技术在水轮机设计制造中的应用，解决了传统设计中因采用多段锥面来
近似拟合曲面而产生的焊接工作量大，造成工件变形多，而造成工件不合格多次返修的问题。 我公司分包的大型灯泡贯流式机组，其水轮机设计为原Kvaerner公司，该水轮机的导叶外环为内表面需要加工的大型薄壁环型部件。为保证这种曲面环型部件加工后的壁厚，设计时要做到合理的锥面分段，使锥面分段尽可能少，这样既可减小钢板的厚度又可使环型焊缝减少，以达到工件焊后变形小、加工后壁厚相对均匀的目的。贵港机组导叶外环原设计为采用5段锥面来拟合曲面，单就采用多段锥面拟合曲面而言是完全合理的，但仍然无法解决工件的焊接变形问题，贵港"机导叶外环焊接后由于变形量太大，经划线检查工件的加工量严重不均匀，有的地方被加工穿后而其他部位尚存在无加工余量的现象，从而造成贵港"机导叶外环多次进行较型和堆焊处理，其内表面即加工面的堆焊面积达整个内表面面积的三分之二，外表面的某些部位也进行了不同程度的堆焊，由于这种部件为我公司首次生产，各方面的经验均不足，特别是在控制焊接变形方面。该导叶外环从焊后退火完到划线交检合格，整个较形和堆焊处理时间长达半年，耗费了大量的工时和焊接材料。
为解决上述问题，设计人员将化工容器中的模压成型技术应用于我公司的水轮机设计中。贵港机组从3#机开始其导叶外环和导叶内环采用钢板模压成型的球面和双曲面来代替原多段锥面拟合球面的设计，对导叶内、外环重新进行了结构设计，使原5段锥面拟合导叶外环曲面改变为一段模压球面和一段模压双曲面，球面和双曲面焊接后其型线完全与导叶外环过流面一致，设计上导叶外环和导叶内环过流面上的加工余量完全相同。使原设计中的中间环行焊缝由4条减少为1条，这样焊接工作量减少了四分之三，同时节省了大量的焊接材料，贵港3#、4#机导叶外环焊后一次交检合格，使导叶外环的生产周期縮短了半年时间，而且还节省了大量的较形和堆焊处理的工作量。 由于模压成型技术在贵港3#、4#机上的成功应用，目前该技术已在水轮机设计中得到了广泛的应用，特别是大型灯泡贯流式水轮机中的导叶外环、导叶内环、应用最为广泛。贯流式和轴流转浆式水轮机的转轮室也采用了模压成型技术。 对于转轮室而言，由于其过流面材料均为不锈钢，采用模压成型技术后可使不锈
钢板的厚度减少约20%。这样既节省了不锈钢材料又减少了多段锥面拟合曲面而产生的环
行焊缝，减少了焊接工作量，从而使转轮室的焊后变形也得到了有效的控制。 附图1为利用模压成型技术设计制造的导叶外环的纵剖视图，可以很清楚地看
出，导叶外环过流面的加工余量均匀，加工后导叶外环的壁厚均匀，中间仅一条焊缝，由于
外观平滑过渡且焊缝特别少，同时也提高了产品的外观质量。 附图2为传统设计利用多段锥面拟合曲面制造的导叶外环的纵剖视图，其中间焊缝为4条，焊接工作量是利用模压成型技术制造的4倍，焊接工作量大，焊接变形也不好控制，加工余量既不均匀而且加工后导叶外环的壁厚也不均匀，产品质量很难保证c
权利要求
钢板模压成型方法在水轮机大型曲面环型部件设计制造中的应用。
全文摘要
本发明涉及钢板模压成型方法的新用途，具体是涉及钢板模压成型方法在水轮机的大型曲面环形部件设计制造中的应用。对于贯流式和轴流式水轮机的大型环形曲面部件，传统的设计制造是采用多段锥面来近似拟合曲面的方法，不仅焊接工作量大，而且容易造成工件变形、产品不合格、返修率高。现将贯流式水轮机的导叶外环和导叶内环采用钢板模压成型的球面和钢板模压成型双曲面来代替原多段锥面拟合球面和双曲面的设计，使原来用5段锥面拟合导叶外环曲面改变为一段模压球面和一段模压双曲面，球面和双曲面焊接后其型线完全与导叶外环过流面一致，不仅使环型焊缝由4条减少为1条，而且焊接变形得到有效的控制，焊接缝外观平滑，既节省了材料，又节省了工期，大大提高了产品的合格率。
文档编号F03B3/04GK101705899SQ20091023403
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者唐成科, 孙媛媛, 张小军, 曾明富, 杨思毅, 罗远红 申请人:东方电气集团东方电机有限公司